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Equation Chapter 1 Section 1

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería Industrial

DISEÑO Y MODELADO DE DISTRIBUIDOR DE

PRODUCTO PARA INDUSTRIA ENVASADORA

Autor: Pedro González Leva

Tutor: Aida Estévez Urra

Dpto. Ingeniería mecánica y fabricación

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

Proyecto Fin de Carrera

Ingeniería Industrial

DISEÑO Y MODELADO DE DISTRIBUIDOR DE

PRODUCTO PARA INDUSTRIA ENVASADORA

Autor:

Pedro González Leva

Tutor:

Aida Estévez Urra

Profesora Colaboradora

Dpto. de Ingeniería mecánica y fabricación

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2018

Proyecto Fin de Carrera: DISEÑO Y MODELADO DE DISTRIBUIDOR DE PRODUCTO PARA INDUSTRIA

ENVASADORA

Autor: Pedro Gónzalez Leva

Tutor: Aida Estévez Urra

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2018

El Secretario del Tribunal

A mi familia

A Mari Ángeles

A mis maestros

A mis amigos

Resumen

El objetivo de este proyecto es el modelado y diseño, mediante el programa SolidWorks de un sistema de

guiado y distribución de producto que sea capaz de abastecer y cubrir las necesidades de la máquina en la

que está instalada.

En primer lugar, se hará una breve introducción de que tipo de maquinaria se encuentra dentro de la

industria del envasado y enbotellado, así como los productos más usuales con los que se trabaja y la

diversidad de configuraciones dentro de la misma.

A continuación se describirá la parte que conscierne a este proyecto, el distribuidor de producto, dando

detalles de los materiales utilizados, velocidades de línea, configuración en función del producto y principales

herramientas comerciales utilizadas para su fabricación.

Finalmente se analizará la inclusión del distribuidor en la línea de envasado, atendiendo a su regulación,

puesta en marcha y finalmente funcionamiento.

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN 1

1.1 ANTECEDENTES 1

1.2 OBJETIVOS 5

1.3 TAREAS A DESARROLLAR 5

2. INSTALACIÓN DE ENVASADO 6

2.1 DESCRIPCIÓN GENERAL 6

2.2 ENCAJONADORA 9

2.3 DISTRIBUIDOR DE PRODUCTO 10

3. DISEÑO DISTRIBUIDOR DE ENVASES 12

3.1 INTRODUCCION SOLIDWORKS 12

3.2 ENSAMBLAJE PILAR PRINCIPAL ENTRADA 13

3.3 ENSAMBLAJE ESTRUCTURA 18

3.4 ENSAMBLAJE GUIA MOVIL 23

3.5 ENSAMBLAJE CONJUNTO DESLIZAMIENTO DE ENVASES 27

4. MATERIALES Y NORMATIVA 32

5. INSTALACIÓN 38

6. CONCLUSIONES 39

7. BIBLIOGRAFÍA 40

1

1. INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES

En la búsqueda de una mayor producción y capacidad de venta de una empresa, se ha trabajado en la

automatización de los procesos productivos dentro de la industria del envasado, obteniendo a su vez

una mayor profesionalización de los trabajos.

En la sociedad actual, el consumo de productos aumenta cada día, es por eso que las empresas

necesitan aumentar su producción (ley de oferta y demanda).

En la actualidad hay sistemas de envasado, que aún se hacen de forma manual, ante la imposibilidad de

realizar dicho trabajo de forma automática.

Los procesos de envasado, como por ejemplo en la industria del aceite, se realizaban de forma manual

también, colocándose en diferentes puntos de la fábrica, operarios de línea, que sus principales

funciones eran:

- Llenar botellas (figura 1.2)

- Colocar etiquetas (figura 1.3)

- Colocar tapones (figura 1.4)

- Conformar cajas con producto (figura 1.5)

Figura 1.1 Proceso de llenado de botellas

2

Figura 1.2 Etiquetado de botellas

Figura 1.3 Colocación de tapones

Figura 1.4 Conformado manual de cajas

3

Muchas fábricas han optado por automatizar sus procesos de producción, incluyendo diferentes

maquinarias en su línea de envasado. Entre las máquinas más importantes dentro de una fábrica

destinada, por ejemplo al envasado de aceite, se encuentran:

- Llenadoras (figura 1.5)

- Etiquetadoras (figura 1.6)

- Encajonadora (figura 1.7)

- Zona de paletizado (figura 1.8)

Figura 1.5 Llenadora

Figura 1.6 Etiquetadora

4

Figura 1.7 Encajonadora

Figura 1.8 Zona de paletizado

El avance tanto de los materiales como de un mayor acceso a proveedores, ha ayudado a la evolución

de una industria que cada día avanza a mayor ritmo, para así poder también adaptarse a una demanda

que aumenta a pasos agigantados.

Las herramientas de diseño, como en este caso SolidWorks, han sido de gran ayuda para este avance en

la industria del envasado. Gracias a estos programas las empresas que desarrollan estas instalaciones,

han visto como el diseño de sus maquinarias ha sido mucho más fácil y económico.

En otras épocas las máquinas eran desarrolladas directamente en taller, utilizando los materiales de los

que disponían y con herramientas más simples que las actuales. Ahora, al desarrollar los diseños con

programas CAD, pueden visualizar la máquina que han desarrollado, pudiendo corregir errores,

simplificar diseños, optimizar materiales y configuraciones, y trabajar con los diferentes tipos de

fabricación de materiales, pudiendo ver así que manera es la más económica para su elaboración.

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1.2 OBJETIVOS

En este proyecto se pretende modelar, mediante la herramienta SolidWorks, una de las partes

fundamentales de la industria del envasado, como es el distribuidor de envases sin presión. Esta

máquina se encuentra incluida dentro de las encajonadoras, de las cuales se dará una breve explicación.

Se describirá el funcionamiento y las diferentes partes que se componen.

1.3 TAREAS A DESARROLLAR

Las principales tareas que se expondrán en este proyecto serán:

• Descripción de la maquinaria

Se expondrán las principales características de la máquina, emplazamiento dentro de la fábrica y los

diferentes tipos de envases con los que puede trabajar.

• Diseño

Se hará una breve explicación del programa con el que se realizará el diseño posterior de la máquina

que se trata en el proyecto. Elaboración del diseño de las diferentes piezas, explicando con mayor

profundidad las piezas más importantes y fundamentales del distribuidor de envases sin presión.

• Ensamblaje

Explicación del montaje y ensamblado de las piezas anteriormente diseñadas.

• Funcionamiento y puesta en marcha

Breve descripción de las principales funciones y método de trabajo del distribuidor de envases sin

presión. También se describirán los diferentes ajustes y configuraciones necesarias para trabajar con

distintos diámetros de envases.

6

2. INSTALACIÓN DE ENVASADO

2.1. DESCRIPCIÓN GENERAL

Por lo general la distribución dentro de una línea de envasado, suelen ser muy similares entre ellas.

Tomando de ejemplo una línea de envasado de aceite, se realizará un viaje a través de las diferentes

máquinas que la conforman, sin tener en cuenta los elementos de tratamiento de la aceituna.

Una línea de envasado comienza en algo llamado preformas (figura 2.1), de las cuales se obtienen las

botellas de PET.

Figura 2.1 Preformas PET

Estos elementos de plástico termoplástico se introducen dentro de la primera máquina de la línea de

envasado, la sopladora (Figura 2.2), que se encarga de dar forma gracias a moldes con la forma

definitiva de la botella.

Figura 2.2 Sopladora

7

A través de los distintos transportes de la línea de envasado, las botellas se trasladan a la siguiente

máquina, la llenadora (Figura 2.3). En esta máquina puede incluir también el sistema para colocar el

tapón a la botella. Pasando al siguiente proceso que se da en la etiquetadora (Figura 2.4) donde se

coloca la etiqueta, inspeccionando que se encuentre bien colocada. Las botellas cuya etiqueta se

coloque de forma defectuosa, se expulsará de la línea mediante detectores y expulsores.

Figura 2.3 Llenadora

Figura 2.4 Etiquetadora

8

Continuando el viaje del producto, la botella llega al distribuidor de envases sin presión (Figura 2.5). Este

mecanismo reparte los envases en las diferentes filas para que se pueda formar la agrupación necesaria

que será incluida en las cajas. Estas cajas (o bandejas) se conforman en la encajonadora (2.6)

Figura 2.5 Distribuidor de envases sin presión

Figura 2.6 Encajonadora

9

2.2. ENCAJONADORA

La encajonadora es una de las máquinas principales de la línea de envasado. Su función principal es

formar la caja que contiene el producto (Figura 2.8). Esta producción se puede realizar de forma

continua, el producto entra en la máquina con una velocidad constante y no variable a lo largo del

proceso; o por pasos, es decir, el producto se para en cada fase del proceso de conformado de la caja.

Figura 2.8

Con respecto a los materiales que se usan en la fabricación de la encajonadora dependen de la zona de

trabajo, de la función que deba cumplir, de la resistencia que necesite. Principalmente se fabrican las

piezas en acero inoxidable, ya sea chapa de acero inoxidables AISI 304, elementos mecanizados con

acero de fácil mecanización AISI 303, perfiles metálicos como tubo redondo, cuadrado, ángulos, etc. [6]

(Figura 2.9)

Figura 2.9 Perfilería

Otros elementos comerciales que se usan en la fabricación de esta máquina son:

- Rodamientos [1]

- Actuadores lineales [7]

- Piñones y cadenas [8]

- Cilindros neumáticos [10]

10

2.3. DISTRIBUIDOR DE ENVASES SIN PRESION

Para un correcto funcionamiento de la máquina explicada en el apartado 2.3 es necesario un correcto

reparto de los envases, para así poder formar las agrupaciones que se encuentran dentro de las cajas

(Figura 2.14)

Figura 2.14 Tipos de cajas

Para esta función, se instala en la línea el distribuidor de envases, cuya función es repartir (dependiendo

del formato) los productos en las diferentes calles de entrada a la encajonadora.

El distribuidor de envases sin presión consta de diferentes elementos diferenciables. La estructura

donde se instala el mecanismo, se diseña en tubo de acero inoxidable AISI 304. Los principales

elementos del distribuidor, que serán diseñados en sucesivos apartados, son fabricados mediante

mecanizado en placas de aluminio rectificado, que a la vez de aportar rigidez y firmeza al conjunto,

disminuyen considerablemente el peso de la máquina.

Para los elementos que se encuentra en contacto con los envases (guias de producto), se trabaja con

piezas de plásticos técnicos que proporcionan un deslizamiento inferior, al disponer de unas

propiedades superiores, en lo que a deslizamiento se refiere, superiores al acero inoxidable AISI 304 y al

duraluminio rectificado. Un ejemplo de estos plásticos puede ser el DUROMID PA6G-MOS2, cuyas

características se pueden ver en la tabla 2.1.

Esta máquina consta de regulación, para poder trabajar con una gama mayor de productos, y así

maximizar su rendimiento. Dicha regulación se realiza mediante ejes trapeciales con inversión de giro

para que la regulación sea simétrica en el eje longitudinal, ya que el producto debe entregarse en la

encajonadora de esta forma.

11

Tabla 2.1 Propiedades DUROMID PA6G-MOS2

12

3. DISEÑO DISTRIBUIDOR DE ENVASES

En este apartado se expondrá un resumen de las piezas más importantes diseñadas para el montaje del

distribuidor de envases sin presión. También se explicarán los elementos comerciales y estandarizados que

se han usado en la construcción de esta máquina. Se realizará una breve explicación de cada pieza (material,

características geométricas,..) y sus funciones dentro del conjunto.

3.1. INTRODUCCIÓN A SOLIDWORKS

SolidWorks es una aplicación de automatización de diseño mecánico que les permite a los diseñadores

croquizar ideas con rapidez, experimentar con operaciones y cotas, y producir modelos y dibujos

detallados.

Las piezas son los bloques de construcción básicos en SOLIDWORKS. Los ensamblajes contienen piezas u

otros ensamblajes, denominados subensamblajes. Un modelo de SOLIDWORKS consta de geometría en

3D que define sus aristas, caras y superficies. SOLIDWORKS permite diseñar modelos de forma rápida y

precisa. Los modelos de SOLIDWORKS:

- Están definidos por un diseño en 3D

- Se basan en componentes

SOLIDWORKS emplea un procedimiento de diseño en 3D. Al diseñar una pieza, desde el croquis inicial

hasta el resultado final, se crea un modelo en 3D. A partir de este modelo, puede crear dibujos en 2D o

componentes de relaciones de posición que consten de piezas o subensamblajes para crear ensamblajes

en 3D. También puede crear dibujos en 2D a partir de los ensamblajes en 3D. Cuando se diseña un

modelo con SOLIDWORKS, puede visualizarse en tres dimensiones para ver su aspecto una vez fabricado

(Figura 3.1)

Figura 3.1 Ejemplos piezas SolidWorks

13

Muchas de las piezas han sido mejoradas con el paso de los diseños y diferentes montajes que se han

realizado para los proyectos encargados para la empresa.

Para explicar cada pieza, se divide la máquina en diferentes módulos, para dar sentido a todas y saber que

función tiene dentro del distribuidor. Los diferentes módulos serán tratados en los siguientes aparatados.

3.2. ENSAMBLAJE PILAR PRINCIPAL DE ENTRADA

El pilar principal de entrada al distribuidor de envases se aprecia en la figura 3.2.

Figura 3.2 Pilar entrada distribuidor

Este elemento es fijo, a excepción de cuando es regulado, y es aquí donde pivota la guía que distribuye el

producto. Está formado por dos pilares que soportan el peso y se encuentran instalados sobre el transporte

que introduce los envases en la encajonadora. Las placas intermedias son las que, mediante el volante [3]

(Figura 3.3), abren o cierran, ajustándose el sistema para la producción de diferentes envases.

Este movimiento se realiza mediante ejes trapeciales (Figura 3.4), uno con rosca a derechas y otro con rosca

a izquieras, unidos por un casquillo, de forma que girando el volante, las tuercas girarán acercándose o

alejándose entre sí, dependiendo de hacia donde se gire.

Estas placas de duraluminio rectificado que tienen instaladas las planchas de plástico mecanizado, para que

los botes presentan la menor fricción posible. Todo este conjunto desliza sobre unas guias y carros [2] (Figura

3.5), que con su mecanismo de bolas hace que el movimiento sea suave y sin apenas esfuerzo.

Figura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5

14

Para mayor facilidad del operario, en el volante se instala un cuentavueltas [3] (Figura 3.6). Este elemento

permite indicar al trabajador de la línea, el punto exacto donde debe posicionar las guias para el producto

que se produzca en ese momento. Debido a que la tuerca y el eje trapecial ejercen poco rozamiento entre

ellos, se coloca un freno [3] (Figura 3.7), de forma que una vez regulado el sistema, con el simple efecto de

girar una palanca, el sistema quede posicionado de manera inamovible.

Figura 3.6 Figura 3.7

En la (Figura 3.8) se aprecia los diferentes elementos que conforman el pilar principal de entrada, estando

señalados los más importantes y los que serán explicados con mayor detalle.

Figura 3.8

15

• PÓRTICO PRINCIPAL

Se trata del pórtico principal del soporte de entrada al distribuidor (figura 3.9). Está realizado mediante

chapa plegada de 4 mm de espesor. Sobre esta pieza se montan las placas de aluminio que se regulan

para el paso del producto. Se le han realizado diferentes vaciados para disminuir su peso.

Figura 3.9

Materiales: Acero inoxidable AISI 304. Chapa metálica de 4 mm de espesor

Dimensiones: Ancho: 230 mm

Alto: 160 mm

Longitud: 757 mm

Modelado: Mediante el módulo de chapa metálica de SolidWorks, se realiza la geometría general

de la pieza. Seguidamente, con la operación de vaciado, se hacen los diferentes cortes y

taladros que se muestran en la pieza. Los taladros laterales son pasantes de Ø6,5 mm

para tornillo de M6 y los taladros superiores son pasantes de Ø8,5 mm para tornillo de

M8.

Fabricación: Esta pieza es tratada mediante corte con laser y plegadora para conseguir la geometría

final (subcontratación).

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• PLACA

Se trata de la placa principal de duraluminio (figura 3.10) donde van instaladas las guías que ayudan al

deslizamiento de los carros de regulación. Está fabricada con un espesor de 15 mm. Para que las guías se

encuentren completamente centradas, se realizan dos ranuras sobre las que descansarán.

Figura 3.10

Materiales: Duraluminio rectificado espesor 15 mm


Alto: 15 mm

Longitud: 370 mm

Modelado: Mediante el módulo de sólidos de SolidWorks, se realiza la geometría general de la

pieza. Comentado anteriormente, mediante la operación vaciado, se hacen dos rebajes,

que albergarán las guías. Con el asistente de taladro, se realizan los taladros necesarios.

Taladros M8 para la unión con el pórtico principal, taladros M6 para las placas laterales

de sujeción del husillo de regulación y taladros M5 para la fijación de las gías.

Fabricación: Esta pieza se realiza mediante CNC.

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• GUÍA LATERAL

Se trata de la guía lateral del producto en la zona de entrada del distribuidor de envases sin presión

(figura 3.11). El material seleccionado es ideal para el deslizamiento tanto de botellas de PET, como

botes de vídrio y hojalata. Está fabricada con un espesor de 20 mm. Debido al paso de los envases (por el

lateral visible de la imagen), los taladros se realizarán embutidos, para evitar la colisión del producto con

la cabeza de los tornillos.

Figura 3.11

Materiales: DUROMID P6G-MOS2


Alto: 130 mm

Longitud: 262 mm


pieza. Con la operación de vaciado, se dibuja el contorno de la pieza. Con el asistente de

taladro, y la opción de taladro embutido, se hacen los taladros comentados

anteriormente. Esta operación, tiene por defecto las dimensiones necesarias para que

la cabeza del tornillo quede enrrasada con el lateral de la placa. Los taladros son

pasantes de Ø8,5 mm, para tornillo M8.

Fabricación: Esta pieza se realiza mediante CNC.

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3.3. ENSAMBLAJE ESTRUCTURA PRINCIPAL

La estructura principal del distribuidor de envases se aprecia en la figura 3.12.

Figura 3.12 Estructura principal

De este elemento es donde se sustenta todo el mecanismo principal del distribuidor de envases sin presión.

Se encuentra diseñado, principalmente, en tubo cuadrado en acero inoxidable soldado [6]. Es necesario

proteger a los usuarios de los peligros que conlleva el mecanismo interior. Para ello se instalan protecciones

de policarbonato montadas sobre tubo de acero inoxidable. Para el soporte de las guias del movimiento

transversal se instalan perfiles de aluminio [5], cuya resistencia y ligereza supera a los tubos de acero

inoxidable. Esta perfileria de aluminio aporta innumerables ventajas, entre ellas que no es necesario taladrar

para instalar los elementos que sobre él se instalan. Gracias a las tuercas, que son insertadas en el interior del

perfil, cualquier elemento que se necesite colocar sobre este pefil, facilitará su montaje (Figura 3.13). Para

fijar la placa de cogida de los perfiles de aluminio, se soldará sobre el tubo una placa de 5 mm, que sirve de

plantilla para marcar los taladros. Esto es debido a que el tubo solo tiene 3 mm de espesor, lo que es poco

para poder roscar un tornillo M8. Solidariamente se roscarán los taladros para la fijación de la placa soporte

principal.

19

Figura 3.13 Perfil aluminio y tuerca

En el lateral se instalan también puertas correderas, para facilitar al operario la retirada de algún envase en el

caso de que hubiera alguna incidencia en el interior del distribuidor de envases. Estas puertas están dotadas

de microinterruptores, para que al abrir una de ellas, la máquina se detenga, evitando así accidentes

indeseados. Estas puertas son dos planchas de policarbonato que se entrecruzan entre ellas. Se les instala un

sistema de deslizamiento comercial [5] (Figura 3.14)

Figura 3.14 Kit deslizamiento

20

Por último se monta toda la estructura sobre unas patas [1] (Figura 3.15). La selección de estas patas se

realiza en función del peso que necesitan resistir y la regulación en altura que se desea para tener mayor

versatilidad a la hora de incluirlo en una línea de envasado.

Figura 3.15 Niveladores

En la (Figura 3.16) se aprecian los diferentes elementos que conforman el pilar principal de entrada, estando

señalados los más importantes y los que serán explicados con mayor detalle.

Figura 3.16 Conjunto estructura distribuidor

PLACA SOPORTE PRINCIPAL

ESTRUCTURA TUBULAR

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• PLACA SOPORTE PRINCIPAL

Se trata de la placa de soporte principal donde se soporta las guias de movimiento (figura 3.17). Está

realizado mediante chapa de 5 mm de espesor. Sobre esta pieza se montan los perfiles de aluminio

(50x50 mm) para la instalación de las guias. También se monta sobre esta placa el servomotor que da

movimiento a la guía de bolas que transmite el movimiento al módulo principal.

Figura 3.17 Placa soporte principal

Materiales: Acero inoxidable AISI 304. Chapa metálica de 5 mm de espesor


Alto: 235 mm


de la pieza. Seguidamente, con la operación de vaciado, se hacen los diferentes cortes y

taladros que se muestran en la pieza. Los taladros para el perfil de aluminio tienen

diámetro de Ø6,5 mm para tornillo de M6, los taladros superiores son pasantes de Ø8,5

mm para tornillo de M8 y los taladros para soportar el servomotor tienen diámetro

Ø6,5 mm para tornillo de M6.

Fabricación: Esta pieza es tratada mediante corte con laser para conseguir la geometría final

(subcontratación).

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• ESTRUCTURA TUBULAR

Se trata de una estructura (Figura 3.18) realizada en tubo de acero inoxidable de diferentes espesores.

Los tubos verticales se instalarán de tubo 80x80x2 mm, los tubos horizontales serán de tubo 80x80x3

mm y por último los tubos de refuerzo para el apoyo de la bandeja anticaida de producto serán de

30x30x2 mm, ya que estos últimos no soportarán apenas peso alguno. La unión de la estructura se

realizará mediante soldadura.

Figura 3.18 Estructura tubular

Materiales: Tubo inoxidable AISI 304 80x80x2 mm

Tubo inoxidable AISI 304 80x80x3 mm

Tubo inoxidable AISI 304 30x30x2 mm


Alto: 1950 mm

Longitud: 1660 mm

Modelado: Mediante el módulo de pieza soldada de SolidWorks, se dibuja la geometría de la

estructura que se desea construir. Es necesario realizar diferentes planos para colocar

cada tubo en la posición correcta. Una vez está diseñado el croquis de la estructura, hay

que aplicar a cada arista dibujada, la geometría del tubo que se vaya a construir.

Finalmente solo es necesario aplicar el tratamiento que se desee a cada uno de los

nodos que se crean en la estructura, indicando el tratamiento de la unión (a tope,

inglete,…)

Fabricación: La fabricación de la estructura se realiza en taller.

23

3.4. ENSAMBLAJE GUIA MOVIL

Se puede apreciar la guía móvil del distribuidor de envases en la figura 3.19

Figura 3.19 Guia móvil

Este elemento es el encargado de guiar los envases hacia la posición que se requiera entrada de envases

dentro de la encajadora. Al igual que en el pilar principal, en la zona de contacto con el envase, se ha

instalado un material plástico de baja fricción para evitar el rozamiento excesivo y dañar el producto [4].

Debido a las fuerzas creadas por la inercia en el movimiento del sistema, las guias de plástico se han

reforzado con chapa plegada para aportar mayor rigidez. Ya que se debe desplazar una parte del sistema,

quedando la otra fija (el punto donde pivota), es necesario compensar la longitud que debe de alargarse la

guía. Para ello se ha usado un sistema de carros y guias de bolas [2], que permiten el desplazamiento sin que

exista una zona donde el envase pierda el contacto con la guía lateral.

En la (Figura 3.20) se aprecia los diferentes elementos que conforman la guía móvil, estando señalados los

más importantes y los que serán explicados con mayor detalle:

REFUERZO GUIA LATERAL

SOPORTE GUIA LINEAL

CALZO COMPENSADOR

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Figura 3.20 Guía móvil (Vista explosionada)

• SOPORTE GUIA LINEAL

Esta pieza es el soporte de guía lineal (Figura 3.21) que compensa la distancia que gana el sistema al

desplazarse transversalmente. Se debe aplicar una tolerancia de ajuste para que la guía no tenga

holgura, ya que es necesario un movimiento de precisión. Esta pieza se encuentra fijada en la parte

basculante del sistema (entrada del distribuidor de envases sin presión). Para reducir el peso del

conjunto, se ha fabricado esta pieza en duraluminio rectificado.

Figura 3.21 Soporte guía lineal

Materiales: Duraluminio rectificado espesor 20 mm.


Alto: 48 mm

Longitud: 150 mm


pieza. Con la operación de vaciado, se realiza la ranura para la guía lineal, a lo largo del

soporte con un espesor de 7,5 mm. Con el asistente de taladro, y la opción de taladro

pasante, se hacen los taladros necesarios para soportar la pieza, con tornillos de Ø8,5

mm para tornillos M8. Para la sujeción de la guía a este soporte es necesario realizar

taladros roscados M6, esta vez con la opción de taladro roscado.

Fabricación: Esta pieza se fabrica mediante CNC.

25

• REFUERZO GUÍA LATERAL

Esta pieza es el refuerzo de la guía lateral (Figura 3.22) que se encuentra en contacto con el envase.

Debido a que esta guía es de un material de menor resistencia, se instala este refuerzo. Se le han

aplicado unos pliegues que darán mayor rigidez al conjunto. Para unir esta chapa a la guía de plástico, se

han usado tornillos M5, que son suficientes para soportar la pieza.

Figura 3.22 Refuerzo guía lateral

Materiales: Acero inoxidable AISI 304. Chapa metálica de 3 mm de espesor.


Largo: 1395 mm


de la pieza. Es necesario realizar la operación de desplegado, para así poder realizar lo

cortes que se encuentran en el plegado. Una vez realizados los cortes, se vuelve a plegar

la pieza, así se asegura que la deformación en el corte sea la real. Se realizan los taladros

pasantes de Ø5 mm para tornillo de M5, que irán roscados sobre la pieza de plástico.

También es necesario realizar taladros pasantes de Ø6,4 mm para la cogida del carro de

la guía de bolas.

Fabricación: Esta pieza es tratada mediante corte con laser y plegadora para conseguir la geometría

final (subcontratación).

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• SOPORTE GUIA LINEAL

Esta pieza es el calzo compensador (Figura 3.23) que es necesario colocar, para que la entrada de

producto a la zona móvil no se estrangule. Para ello se le aplica un ángulo de entrada, lo que hace que la

entrada se encuentre con la apertura deseada para el paso del producto. Se dispondrán dos tipos de

taladros: los de un lado irán perpendiculares a una cara y roscados, para así poder unir la pieza a la guía

de plástico. Los del otro lado irán perpendiculares a la otra cada, para así unir la pieza a la calle donde se

soporta. Al existir este ángulo entre ambias caras, nos asegura que no se cierre el paso de producto

cuando la parte móvil se desplace a la zona más alejada del centro.

Figura 3.23 Calzo compensador


Dimensiones: Ancho: 32 y 29 mm

Alto: 20 mm

Longitud: 90 mm


pieza. Con el asistente de taladro, y la opción de taladro roscado, se hacen los taladros

necesarios para soportar la pieza, con taladros de Ø6,8 mm para roscarlos a M8 en

ambas caras.


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3.5. ENSAMBLAJE CONJUNTO DE DESLIZAMIENTO DE ENVASES

En la figura 3.24 se puede observar el conjunto de deslizamiento de envases del distribuidor sin presión:

Figura 3.24 Conjunto de deslizamiento de envases

Este es el elemento encargado de desplazar el producto a lo ancho del transporte de entrada de la

encajonadora. Mediante programación y sensores de acumulación, la encajonadora dirá al distribuidor

donde es necesaria la entrada de producto (calle sin acumulación de envases). Para ello, como elementos

comerciales, se utilizan guias de deslizamiento y carros de bolas, ya comentadas anteriormente. La

transmisión del movimiento transversal se realiza mediante un servomotor y un conjunto de husillo y tuerca

de bolas [9] (Figura 3.25). La velocidad de este movimiento depende de un factor, el paso del husillo. En otros

motores son colocados reductores, para así aplicar la velocidad que se desee al sistema, pero en este caso el

motor va directo, sin instalarse reductor, por lo que se varía la velocidad instalando husillos de diferente

paso. En este caso el husillo que se ha instalado es un husillo de paso 10 mm, por lo que por cada vuelta del

motor, el conjunto se desplazará 10 mm.

Figura 3.25 Husillo de bolas y tuerca

28

Para facilitar la entrada de producto en la calle requerida, se realiza un movimiento longitudinal, que

acompaña al producto hasta el punto necesario, cuando se desplaza transversalmente. Esto asegura una

entrega perfecta de los envases en el lugar deseado. Este movimiento se realiza mediante un actuador de

movimiento longitudinal [7] (Figura 3.26), cuyo funcionamiento es similar al del husillo de bolas instalado en

la parte superior del conjunto. La carrera útil de este actuador es de 500 mm, longitud suficiente para realizar

el movimiento del producto.

Figura 3.26 Actuador lineal

Para poder trabajar con una gama más amplia de productos, se instalan volantes de regulación, al igual que

en el pilar principal de entrada. Soportando las placas sobre los carros y los husillos trapeciales unidos a estos

volantes, se consigue ampliar el ancho de paso, con lo que es posible trabajar en la encajadora con muchos

más envases.

En la (Figura 3.27) se pueden ver los diferentes elementos que forman el conjunto de deslizamiento de

envases, estando señalados los más importantes y los que serán explicados con mayor detalle:

Figura 3.27 Conjunto de deslizamiento de envases (Vista explosionada)

UNION CARROS DESLIZAMIENTO

PLACA CALLE ENTRADA PLACA BASE PRINCIPAL

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• PLACA BASE PRINCIPAL

Sobre la placa base principal (Figura 3.28) recae todo el soporte del conjunto de deslizamiento. Se

encuentra fabricada mediante duraluminio de 20 mm de espesor. Sobre ella se instalarán tanto los

carros que deslizan por las guias, como el soporte de la tuerca del husillo que transmite el movimiento

transversal del sistema. También es necesario fijar sobre esta placa los soporte de fotocélulas, inductivos

y demás sensores, que marcarán los puntos de calibrado y final de carrera.

Figura 3.28 Placa base principal



Alto: 20 mm

Longitud: 725 mm


pieza. Con el asistente de taladro, se realizan los taladros necesarios. Para los carros se

realizarán taladros Ø6,5 mm para tornillos M6. Los taladros de la cogida de la tuerca del

husillo de bolas, se realizan mediante taladro embutido, para que la cabeza del tornillo

de M8 no sobresalga por el lado opuesto. También se instalan taladros para tornillos

embutidos para la cogida del actuador, M8. Los demás taladros, destinados a cogida de

sensores, guía portacable, y cogida de motor, son de Ø5 mm y roscados M6.


30

• PLACA CALLE ENTRADA

La placa calle entrada (Figura 3.29) es el soporte de la guía móvil a la entrada del conjunto de

deslizamiento. Sobre ella se instalan los perfiles comerciales de deslizamiento, para que el producto no

deslice directamente sobre la placa de aluminio y dañe el envase. Se encuentra fabricada en

duroaluminio para aportar rigidez, pero el peso del conjunto disminuya en comparación a que fuese

fabricada en acero inoxidable Aisi 304. La placa cuelga de los carros superiores, que están instalados para

poder abrir o cerrar el paso de producto y ajustar el sistema al envase con el que se trabaje en ese

momento en la línea de envasado. Como se puede observar en la imagen, existe un alojamiento en el

que se instalará la tuerca que desliza a través del husillo trapecial.

Figura 3.29 Placa calle entrada



Alto: 493 mm

Longitud: 800 mm


pieza. Con la operación de vaciado, se realizan los vaciados, para aligerar peso, y las

ranuras para instalar las guías de deslizamiento. Con el asistente de taladro, y la opción

de taladro pasante, se hacen los taladros necesarios para soportar la pieza e instalar la

guía movil, con tornillos de Ø8,5 mm para tornillos M8. Para la sujeción de la tuerca

para el husillo trapecial, se realizan taladros roscados de Ø5 mm y roscados M6.


31

• UNION CARROS DESLIZAMIENTO

Esta pieza es la unión de los carros de deslizamiento (Figura 3.30) con las placas de apertura o cierre del

distribuidor. Gracias a estas placas se reduce la holgura del sistema, al aplicar presión sobre las placas

verticales. Se encuentra fabricada con duraluminio, por lo que se reduce su peso. Para la instalación, se

han fabricado dos tipos de piezas, es decir, se deben montar por parejas, dónde una de ellas llevará

taladros pasantes de Ø8,1 mm, y la pareja tendrá taladros roscados M8. Así facilitará su montaje al no

tener que usar tuercas para su fijación.

Figura 3.30 Unión carros deslizamiento



Alto: 95 mm

Longitud: 65 mm


pieza. Con el asistente de taladro, y la opción de taladro roscado, se hacen los taladros

necesarios para soportar la pieza. Ya que el taladro contiene los taladros roscados M6,

se le realizarán taladros pasantes de Ø6,1 mm. Como se ha comentado anteriormente,

los taladros frontales de la pieza se harán de dos modos: en una de las piezas se harán

taladros pasantes de Ø8,1 mm y en la pareja se instalarán taladros roscados de Ø6,8

mm para tornillo M8.


32

4. MATERIALES Y NORMATIVAS

A continuación se mostrarán las tablas con los materiales comerciales, normalizados y normativas utilizadas

en el diseño del distribuidor de envases sin presión.

• MATERIALES COMERCIALES

La siguiente tabla (Tabla 4.1) muestra los materiales comerciales con los que se ha trabajado para la

construcción de la máquna. En ella se indican tanto referencias del fabricante de la pieza, como

referencias propias para elementos comerciales que necesitan de una modificación realizada en taller.

También se indica la descripción del artículo, nombre del fabricante y posición de la máquin, que en este

caso todo se encuentra incluido en el distribuidor de envases.

MATERIAL MECÁNICO

Carros y Guías

Referencia Producto Fabricante Código Fabricante Descripción

HI-HGW20CC PATIN HIWIN PREC. C. PRECAR.

Z0 HIWIN HGW20CC

Distribuidor

HI-HGR20R1320C GUIA HIWIN HGR20R L= 1320

MM HIWIN HGR20R1320C

HI-HGR20R360C GUIA HIWIN 20 x 360 mm HIWIN HGR20R0360C Distribuidor

Rodamientos


ISB-UFL002 RODAMIENTO REDUCIDO

ALUMINIO EJE 15 ISB UFL002 ISB Distribuidor

ISB-UFL004 RODAMIENTO REDUCIDO

ALUMINIO EJE 20 ISB UFL004 ISB Distribuidor

Actuadores Eléctricos


PA-HMRB15CBDO0500 ACTUADOR HMRB15CBDO-0500 PERFIL BÁSICO 150x90

PARKER HMRB15CBDO-0500

Distribuidor PA-56352FIL FIJACIÓN 56352FIL PARKER 56352FIL

PA-15227FIL ACOPLAMENTO ELÁSTICO D1-

15 D2-16 PARKER 15227FIL

Mallas modulares, Charnelas y Bandas


MO-5201010255A MALLA MODULAR 3 VÍAS MOVEX 5201010255A Distribuidor

MO-5201010085A MALLA MODULAR 1 VÍA MOVEX 5201010255A Distribuidor

Accesorios de transportes

Referencia PKS Producto Fabricante Código Fabricante Descripción

SYS-14080 PATÍN GUÍA CADENA

POLIAMIDA NEGRA PARA PERFIL ALUMINIO

SYSTEM PLAST SYS14080 Distribuidor

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Husillos, tuercas y varillas roscadas


DEX-0062506 TUERCA 10 St M6, ZINCADO DEXIS IBERICA 0.0.625.06 Distribuidor

DEX-020425 HUSILLO DE BOLAS 25/25 X

1373 RECTIFICADO A DERECHAS + TUERCA

TECNOPOWER 20425 Distribuidor

Pies y Componentes de soporte


MO-92602 PIE INOXIDABLE D100 M20

L175 MOVEX 92602 Distribuidor

Otros Elementos


IT-47381 PUERTA CORREDERA KIT

EMPUJE ITEM 47381 Distribuidor

SY-14122 MANETA POLIAMIDA SYSTEM PLAST 14122 Distribuidor

VA-EKC035R20N24N ACOPLAMIENTO ESTRELLA

EKC35 D1:20-D2:24 VARYSA EKC035R20N24N Distribuidor

ROY-2330 630 300000 SINEBLOC CILÍNDRICO TS-

30x30 M8 ROYSE 2330 630 300000 Distribuidor

VA-CE95253 CUENTAVUELTAS DD51-FN-

005.0-D-C2-SST VARYSA CE.95253 Distribuidor

ELE-GN954.6-33-B14 FRENO CUENTAVUELTAS ELESA GN954.6-33-B14 Distribuidor

ELE-78731-R VOLANTE CON EMPUÑADURA ABATIBLE VRTP.160+IR A-14

ELESA 78731-R Distribuidor

Tabla 4.1

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• TORNILLERIA

Para el montaje se han utilizado la tornillería normalizada por las normas ISO y DIN. En el caso de los

tornillos se han usado las normas de tornillo hexagonal ISO 4017 (Tabla 4.2), tornillo Allen DIN 912 (Tabla

4.3) y tornillo avellanado DIN 10642 (Tabla 4.4).

Tabla 4.2 ISO 4017

Tabla 4.3 DIN 912

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Tabla 4.4 ISO 10642

Como tuercas se han montado tuercas autoblocantes ISO 7040 (Tabla 4.5)

Tabla 4.5 ISO 7040

36

También se han instalado arandelas. Para asegurar las uniones, se montan dos tipos de arandelas, una

arandela normal ISO 7089 (Tabla 4.6) junto con una arandela grower DIN 127-B (Tabla 4.7). Este montaje

junto con las tuercas autobloqueantes y la aplicación de fijador en los tornillos, evitan que haya

problemas relacionados con que los tornillos queden flojos o puedan aflojarse con las vibraciones

durante el funcionamiento.

Tabla 4.6 ISO 7089

Tabla 4.7 DIN 127-B

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• SEGURIDAD

En este capítulo se abordarán todos los aspectos referentes a la seguridad. En el diseño de la máquina se

ha tenido en cuenta el reducir al máximo los riesgos del sistema (Tabla 4.8), dotando a este de todos los

elementos necesarios para la seguridad. También existen riesgos los cuales no conllevan peligro (Tabla

4.9). Aun así existirán una serie de riesgos residuales debidamente señalizados, por lo que se deberán

tomar todas las medidas de seguridad personales necesarias para no causar daño.

RIESGOS CONSIDERADOS EN LA EVALUACIÓN

Peligros mecánicos Peligros eléctricos Peligros térmicos

Arrastre o atrapamiento Electrocución Quemadura

Corte o seccionamiento Quemadura

Resbalón, tropezón o caída Incendio

Aplastamiento

Tabla 4.8 Riesgos considerados

RIESGOS NO CONSIDERADOS EN LA EVALUACIÓN (NO SIGNIFICAN PELIGRO)

Peligros acústicos La máquina tiene un nivel de ruido < 70 dB.

Peligros por vibraciones Ninguna de las partes provoca vibraciones a las que tenga

que estar sometido de manera constante una persona

Peligros por radiaciones Ninguna de las partes produce radiaciones

Peligros por materiales procesados y sustancias La máquina no tiene la finalidad de procesado de

materiales y sustancias

Peligros por riesgos ergonómicos No presenta riesgos ergonómicos

Peligro por el entorno de uso de la máquina No presenta riesgos debidos al entorno de la máquina

Tabla 4.9 Riesgos que no conllevan peligro

Según la norma UNE EN_ISO 12100-1, el riesgo residual es aquel que queda después de que se hayan

tomado todas las medidas preventivas pertinentes de seguridad. Puesto que existen una serie de riesgos

residuales, se debe informar al usuario de los mismos (Tabla 4.10), teniendo en cuenta que si fuera

necesario estarán debidamente señalizados. Para evitar los mismos, se le sugiere al usuario unas

medidas de seguridad personal.

Los riesgos residuales presentes son:

RIESGOS RESIDUALES ACCIÓNES REQUERIDAS SEÑALIZACIÓN

Riesgo Mecánico por aplastamiento en colocación

del producto.

Señalización del peligro “Riesgo de aplastamiento” e

información al usuario en el manual de uso.

Riesgo Mecánico por aplastamiento en zona de

entrada y salida del distribuidor.

Señalización del peligro “Riesgo de aplastamiento”e información al usuario en el manual de uso.

Tabla 4.10 Riesgos residuales

http://www.wikilengua.org/index.php?title=Norma_UNE_(Terminesp)::UNE_EN_ISO_12100-1&action=edit&redlink=1

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5. INSTALACIÓN

• TRANSPORTE

Para la carga y descarga se usará un sistema de izado con grúa, bien sea acoplada al camión o

independiente.

Durante la carga y descarga es necesario conocer en qué punto se encuentra el centro de

masas, usar elementos de cogida y amarre en buen estado y asegurar los anclajes. Hasta que no

esté todo bien asegurado no se debe izar la máquina. Además habrá que asegurar la zona para que

ninguna persona pase bajo la máquina cuando esta esté en el aire.

En este proceso existe el riesgo de aplastamiento de zonas del cuerpo, con lo que hay que

extremar las precauciones.

Elementos a transportar:

Distribuidor de envases sin presión

Para su traslado, la grúa deberá coger

la máquina, teniendo en cuenta el

punto de su centro de masas, con la

debida cogida y los amarres

pertinentes.

(Figura 5.1)

Figura 5.1 Transporte distribuidor

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6. CONCLUSIONES

Tras el montaje en taller del modelo diseñado, se han observado diferentes fallos y mejoras a la hora del

ensamblado. A continuación se explican las conclusiones y errores que han aparecido:

• La posición de los taladros destinados a sensores han debido ser modificados ya que los límites y los

finales de carrera no coincidían con la posición deseada. Como posible solución para futuros diseños, se

han realizado ranuras en los soportes de fotocélulas e inductivos. De esta forma la posición de los sensores

es adaptable para cada necesidad.

• La fabricación en materiales como duraluminio y plásticos de alta resistencia y baja fricción, ha

resultado todo un éxito. El primero de ellos ha rebajado el peso de la máquina, ya que de haberse fabricado

en acero inoxidable tanto para transporte como para manipulación hubiera resultado mucho más

laborioso. El segundo de ellos, ha disminuido de forma considerable el rozamiento de los envases, lo que

nos ha permitido rebajar la potencia del motor del transporte por donde se desplazan las botellas a lo largo

del distribuidor.

• Existen diseños más eficientes de algunas de las placas que forman el distribuidor. En futuros

proyectos se estudiarán diferentes configuraciones de las piezas y también otros materiales que continúen

reduciendo el peso de la máquina y reduzcan el rozamiento de todos los elementos móviles. No solo el

peso es importante en estos diseños más eficientes, sino también la parte económica. Si se pudieran

reducir espesores y utilizar materiales más baratos, se realizará una disminución considerable del

presupuesto necesario para su fabricación.

• Se ha comprobado que el sistema de regulación para los cambios de formato para diferentes

envases es correcto y rápido. Con el simple movimiento de los volantes e indicando al operario la cifra del

cuentavueltas que debe indicar para cada envase, en escasos minutos se ha puesto a punto para su

funcionamiento.

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7. BIBLIOGRAFÍA

[1] COMERCIAL SANCO-MOVEX 2017

[2] HIWIN “Motion control and system technology”

[3] ELESA-GANTER “Elementos de maniobra”

[4] CID (COMERCIO INDUSTRIA Y DISTRIBUCIÓN) “Plasticos técnicos”

[5] ITEM 24 “Sistemas de construcción modular MB”

[6] IRESTAL “Perfiles acero inoxidable”

[7] PARKER ORIGA “Cilindros y accionadores”

[8] IWIS “Cadenas y sistemas de movimiento”

[9] TECNOPOWER “Técnica lineal”

[10] FESTA “Actuadores neumáticos”

proyecto fin de arrera - universidad de...

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